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Crosstalk between c-Jun and TAp73alpha/beta contributes to the apoptosis–survival balance (2011)

Max Koeppel Simon J. van Heeringen Daniela Kramer Leonie Smeenk Eva Janssen-Megens Marianne Hartmann Hendrik G. Stunnenberg Marion Lohrum

Structure and dynamics of the deoxyguanosine-sensing riboswitch studied by NMR-spectroscopy (2011)

Anna Wacker Janina Buck Daniel Mathieu Christian Richter Jens Wöhnert Harald Schwalbe

The mfl-riboswitch regulates expression of ribonucleotide reductase subunit in Mesoplasma florum by binding to 2´-deoxyguanosine and thereby promoting transcription termination. We characterized the structure of the ligand-bound aptamer domain by NMR spectroscopy and compared the mfl-aptamer to the aptamer domain of the closely related purine-sensing riboswitches. We show that the mfl-aptamer accommodates the extra 2´-deoxyribose unit of the ligand by forming a more relaxed binding pocket than these found in the purine-sensing riboswitches. Tertiary structures of the xpt-aptamer bound to guanine and of the mfl-aptamer bound to 2´-deoxyguanosine exhibit very similar features, although the sequence of the mfl-aptamer contains several alterations compared to the purine-aptamer consensus sequence. These alterations include the truncation of a hairpin loop which is crucial for complex formation in all purine-sensing riboswitches characterized to date. We further defined structural features and ligand binding requirements of the free mfl-aptamer and found that the presence of Mg2+ is not essential for complex formation, but facilitates ligand binding by promoting pre-organization of key structural motifs in the free aptamer.

Modulation of the stability of the Salmonella fourU-type RNA thermometer (2011)

Jörg Rinnenthal Birgit Klinkert Franz Narberhaus Harald Schwalbe

RNA thermometers are translational control elements that regulate the expression of bacterial heat shock and virulence genes. They fold into complex secondary structures that block translation at low temperatures. A temperature increase releases the ribosome binding site and thus permits translation initiation. In fourU-type RNA thermometers, the AGGA sequence of the SD region is paired with four consecutive uridines. We investigated the melting points of the wild-type and mutant sequences. It was decreased by 5°C when a stabilizing GC basepair was exchanged by an AU pair or increased by 11°C when an internal AG mismatch was converted to a GC pair, respectively. Stabilized or destabilized RNA structures are directly correlated with decreased or increased in vivo gene expression, respectively. Mg2+ also affected the melting point of the fourU thermometer. Variations of the Mg2+ concentration in the physiological range between 1 and 2 mM translated into a 2.8°C shift of the melting point. Thus, Mg2+ binding to the hairpin RNA is regulatory relevant. Applying three different NMR techniques, two Mg2+ binding sites were found in the hairpin structure. One of these binding sites could be identified as outer sphere binding site that is located within the fourU motif. Binding of the two Mg2+ ions exhibits a positive cooperativity with a Hill coefficient of 1.47. Free energy values delta G for Mg2+ binding determined by NMR are in agreement with data determined from CD measurements. Physiological Mg2+ concentrations reduce enthalpy and entropy values of uncorrelated base pair opening processes for almost all nucleobases.

Functional characterization of various algal carotenoid ketolases reveals that ketolating zeaxanthin efficiently is essential for high production of astaxanthin in transgenic Arabidopsis (2011)

Yu-Juan Zhong Jun-Chao Huang Jin Liu Yin Li Yue Jiang Zeng-Fu Xu Gerhard Sandmann Feng Chen

Extending the carotenoid pathway to astaxanthin in plants is of scientific and industrial interest. However, expression of a microbial beta-carotene ketolase (BKT) that catalyses the formation of ketocarotenoids in transgenic plants typically results in low levels of astaxanthin. The low efficiency of BKTs in ketolating zeaxanthin to astaxanthin is proposed to be the major limitation for astaxanthin accumulation in engineered plants. To verify this hypothesis, several algal BKTs were functionally characterized using an Escherichia coli system and three BKTs were identified, with high (up to 85%), moderate (~38%), and low (~1%) conversion rate from zeaxanthin to astaxanthin from Chlamydomonas reinhardtii (CrBKT), Chlorella zofingiensis (CzBKT), and Haematococcus pluvialis (HpBKT3), respectively. Transgenic Arabidopsis thaliana expressing the CrBKT developed orange leaves which accumulated astaxanthin up to 2 mg g -1 dry weight with a 1.8-fold increase in total carotenoids. In contrast, the expression of CzBKT resulted in much lower astaxanthin content (0.24 mg g -1 dry weight), whereas HpBKT3 was unable to mediate synthesis of astaxanthin in A. thaliana. The none-native astaxanthin was found mostly in a free form integrated into the light-harvesting complexes of photosystem II in young leaves but in esterified forms in senescent leaves. The alteration of carotenoids did not affect chlorophyll content, plant growth, or development significantly. The astaxanthin-producing plants were more tolerant to high light as shown by reduced lipid peroxidation. This study advances a decisive step towards the utilization of plants for the production of high-value astaxanthin. Keywords: Arabidopsis thaliana, astaxanthin, beta-carotene ketolase, carotenoid, Haematococcus pluvialis

The perfect crime? : CCSVI not leaving a trace in MS (2011)

Christoph A. Mayer Waltraud Pfeilschifter Matthias Lorenz Max Nedelmann Ingo Jürgen Bechmann Helmuth Steinmetz Ulf Ziemann

Background: Multiple sclerosis (MS) is a chronic, inflammatory demyelinating disease of the central nervous system, believed to be triggered by an autoimmune reaction to myelin. Recently, a fundamentally different pathomechanism termed ‘chronic cerebrospinal venous insufficiency’ (CCSVI) was proposed, provoking significant attention in the media and scientific community. Methods: Twenty MS patients (mean age 42.2±13.3 years; median Extended Disability Status Scale 3.0, range 0–6.5) were compared with 20 healthy controls. Extra- and intracranial venous flow direction was assessed by colour-coded duplex sonography, and extracranial venous cross-sectional area (VCSA) of the internal jugular and vertebral veins (IJV/VV) was measured in B-mode to assess the five previously proposed CCSVI criteria. IJV-VCSA <= 0.3 cm2 indicated ‘stenosis,’ and IJV-VCSA decrease from supine to upright position ‘reverted postural control.’ The sonographer, data analyser and statistician were blinded to the patient/control status of the participants. Results: No participant showed retrograde flow of cervical or intracranial veins. IJV-VCSA <= 0.3 cm2 was found in 13 MS patients versus 16 controls (p=0.48). A decrease in IJV-VCSA from supine to upright position was observed in all participants, but this denotes a physiological finding. No MS patient and one control had undetectable IJV flow despite deep inspiration (p=0.49). Only one healthy control and no MS patients fulfilled at least two criteria for CCSVI. Conclusions: This triple-blinded extra- and transcranial duplex sonographic assessment of cervical and cerebral veins does not provide supportive evidence for the presence of CCSVI in MS patients. The findings cast serious doubt on the concept of CCSVI in MS.

Mapping the structure of nucleic acids by PELDOR spectroscopy in vitro and in-cell (2011)

Ivan Krstić

Pulsed electron-electron double resonance (PELDOR) is a pulsed EPR method that can reliably and precisely provide structural information regarding duplex RNAs and DNAs by measuring long-range distances (1.5-7 nm) utilizing distance-dependent magnetic dipole-dipole interaction between two nitroxide spin labels. In this thesis the application field of PELDOR spectroscopy has been expanded. For the first time the global architecture of tertiary folded RNA has been mapped in vitro. Moreover, the first application of PELDOR for determining structural aspects of RNA and DNA molecules inside cells has been presented. RNA has the central role in cellular processes and gene regulation. It can adopt complex three dimensional structures, which in combination with its conformational dynamics is essential for its function as biological catalyst, structural scaffold and regulator of gene expression. Riboswitches are cis-acting RNA segments that modulate gene expression by direct binding of small molecules with high affinity and specificity. Neomycin-responsive riboswitch is an engineered riboswitch developed by combination of in vitro selection and in vivo screening. Upon insertion into the 5‟ untranslated region of mRNA and binding the cognate ligand it is able to inhibit translational initiation in yeast. Using enzymatic probing the secondary structure had been postulated comprising global stem-loop architecture with a terminal and an internal loop. In the first part of this thesis, the global conformational arrangement of this 27 nucleotides long RNA element has been studied by means of site-directed spin labeling and PELDOR spectroscopy. Spin-labeled neomycin-responsive riboswitch mutants were synthesized via a Sonogashira cross-coupling reaction between 5-membered pyrroline ring based nitroxide radical (TPA) and 5-iodo-uridine. The labeling positions were chosen outside of the binding pocket and UV melting curves revealed that spin-labeling neither disturbs the secondary structure nor interferes with ligand binding. Efficient ligand binding was proven by thermal stabilization of 20.3±3.3 oC upon addition of neomycin, as well as by cw EPR spectra. PELDOR time traces with long observation time windows and with good signal to noise ratio and modulation depth were recorded for all double-labeled samples allowing a reliable data analysis. The fact that there were no shifts in the measured distances upon addition of neomycin implied the existence of a prearranged tertiary structure of the neomycin-sensing riboswitch without a significant global conformational change induced by ligand binding. Measured distances were in very good agreement with the NMR structure of the ligand-bound state of the riboswitch indicating the intrinsic propensity of the global RNA architecture toward its energetically favored ligand-bound form at low temperature. The results harvested in this work represent the first application of PELDOR for mapping the global structure of a tertiary folded RNA. In the second part of this thesis the possibility of applying PELDOR on nucleic acids (NAs) in cellular environment has been investigated. It was shown before that global NA structure depends on matrix conditions, such as concentration of ions and small molecules, molecular crowding, viscosity and interactions with proteins. Therefore, PELDOR spectroscopy on a double-labeled 12-base pair DNA duplex, the 14-mer cUUCGg tetraloop hairpin RNA and the 27-mer neomycin-sensing riboswitch has been used to obtain long-range distance constraints on such systems in Xenopus laevis oocytes and to compare them with in vitro measurements. The reduced lifetime of nitroxide spin labels under cellular conditions has been a major challenge in these measurements. Investigation of nitroxide reduction kinetics in-cell has revealed that the 5-membered pyrrolidine and pyrroline rings are significantly slower reduced compared to 6-membered piperidine ring based nitroxides. Due to prolonged lifetime of the TPA nitroxides covalently attached to NA molecules PELDOR signals could be measured with good signal-to-noise ratios up to 70 minutes of incubation time. The partial loss of coupled spin labels due to nitroxide reduction only led to a decrease in the modulation depth upon increasing the incubation time. No alterations in the measured distances between in vitro and in-cell experiments implies the existence of stable overall conformations of the 14-mer cUUCGg tetraloop hairpin RNA and the 27-mer neomycin-sensing riboswitch, whereas the 12-bp duplex DNA experiences stacking in-cell but retaining the secondary structure. Thus, for the first time nanometer distance measurements were performed inside cells, clearly laying a foundation for the application of PELDOR spectroscopy to study biological processes in cells, such as diffusion, interaction with proteins and other factors or chemical reactions.

Schriftliches Kulturgut erhalten! : Bewährte und neueste Strategien in Archiven und Bibliotheken ; Aktionstag der Allianz Schriftliches Kulturgut Erhalten (2011)

Plakat zum Aktionstag am Samstag, den 14. Mai 2011 in Frankfurt, "Haus am Dom", Domplatz 3, 11:00 bis 18:00 Uhr

On a fundamental reorganisation of the Landesbanks and savings banks sector in Germany (2011)

Heinz Hilgert Jan Pieter Krahnen Günther Merl Helmut Siekmann

Handbuch Kommunikationsstrategien zur Schärfung des Umweltbewusstseins im Umgang mit Arzneimitteln : Forschungsvorhaben 37 08 61 400 des Umweltbundesamtes (2011)

Konrad Götz Corinne Benzing Jutta Deffner Florian Keil

In Deutschland und in fast allen Industrieländern finden sich mittlerweile Medikamentenwirkstoffe in nahezu allen Gewässern und vereinzelt auch im Trinkwasser. Auch wenn die Konzentrationen in der Regel sehr gering sind, lassen sich erste Anzeichen für Auswirkungen auf Wasserlebewesen nachweisen. Akute Folgen für die menschliche Gesundheit sind bisher nicht erwiesen. Es kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, dass sich Langzeitfolgen dieser Niedrigstkonzentrationen entwickeln und unerwartete Effekte durch die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Wirkstoffen (Cocktaileffekt) entstehen. Besonders gefährdet sind dabei sensible Bevölkerungsgruppen wie Kinder und chronisch Kranke. Es besteht daher nicht zuletzt aus Vorsorgegründen Handlungsbedarf. Das Problem der Medikamentenreste im Wasser ist bei den wichtigsten Akteuren des Gesundheitssystems weitgehend unbekannt. Auch wenn Wissen nicht mit Bewusstsein gleichgesetzt werden kann – denn es gibt auch das Phänomen des Nicht-Wissen-Wollens – geht es in einem ersten Schritt darum, fundiertes Wissen zu erzeugen. Nur auf Basis dieser Sensibilisierung können weitere Strategien umgesetzt und letztendlich Aufklärung und Verhaltensänderungen erreicht werden. Dabei geht es um die gesamte Alltagspraxis im Umgang mit Medikamenten. Diese umfasst Fragen der Verschreibung, der Compliance, der nichtmedikamentösen Krankheitsvorsorge bis hin zum Arzt-Patienten-Verhältnis. Das ist nämlich häufig von Missverständnissen und mangelnder Kommunikation über – vermeintliche – Verschreibungsnotwendigkeiten geprägt. Der erste Teil der Strategie für die Bevölkerung soll über unterschiedliche Kanäle und Medien drei unterschiedliche Zielgruppen ansprechen, die in einer empirischen Untersuchung vom ISOE identifiziert wurden und auf das angesprochene Problem ganz unterschiedlich reagieren: · ‚Die Verleugner/Relativierer‘ · ‚Die Aufklärungsinteressierten‘ · ‚Die Hypersensiblen‘ Jede Zielgruppe soll in der passenden sprachlichen und argumentativen Art und Weise durch spezifische Medien und mit dem richtigen Grad der Differenziertheit angesprochen werden. Dabei spielen „die Aufklärungsinteressierten“ eine Opinionleader-Rolle. Sie können über anspruchsvolle Medien mit sehr differenzierten Informationen versorgt werden und geben dieses Wissen dann in angemessener Form an ihre Gesprächspartner weiter. Der zweite Teil der Strategie für die Bevölkerung bezieht sich auf die Kommunikation richtiger Entsorgungswege für Altmedikamente. Ziel ist es, dass Medikamentenreste nur noch in der Apotheke, keinesfalls aber in der Spüle oder in der Toilette entsorgt werden. Auf Grundlage einer Analyse typischer Fehler in bereits bestehenden Kommunikationsmedien zu diesem Thema hat das ISOE Empfehlungen zur richtigen Konzeption von Infomaterialien erarbeitet. Bei der Ansprache der Apotheker geht es in einem ersten Schritt um die Vermittlung von Faktenwissen: Wir schlagen dazu eine PR-Kampagne vor, die Artikel in den wichtigsten Fachmedien platziert. Gleichzeitig soll das Thema auch Teil der Aus- und Fortbildung werden. Zusätzlich soll die Beraterfunktion der Apotheken gestärkt werden. Die spezielle Zielgruppe der umweltsensiblen Kunden würde durchaus positiv darauf reagieren, wenn sie auf die Problematik der Medikamentenreste im Wasser hingewiesen würde. Bei allen anderen Kunden können und sollen die Apotheker ihre Rolle als Berater wahrnehmen: Sie betonen, wie wichtig die korrekte Einnahme (Compliance) und adäquate Packungsgrößen sind und warnen ihre Kunden, insbesondere die älteren, auch vor potenziellen Fehleinnahmen. Bei der Kommunikationsstrategie für Ärzte geht es im ersten Schritt ebenfalls um Wissen. Dabei muss aber deren Selbstverständnis als Wissenschaftler bei gleichzeitig niedrigem Wissensstand in diesem speziellen Feld berücksichtigt werden. Hier muss der Weg einer ‚diskursiven Selbstaufklärung‘ beschritten werden. Das Thema Medikamentenreste im Wasser kann somit nicht von Laien von außen an die Ärzte herangetragen werden, sondern muss in wichtigen Medien der Ärzteschaft und durch Verbandsfunktionäre angenommen und kommuniziert werden (top-down). Wenn es im zweiten Schritt um eine Problemsensibilisierung geht, muss mit starkem Widerstand eines Teils der Ärzteschaft gerechnet werden. Sie könnten fürchten, dass eine Einmischung in Heilungspläne aus Umweltsicht droht und betonen, dass Ärzte nicht für Umweltfragen zuständig seien. Letztlich steht – das haben empirische Untersuchungen des ISOE gezeigt – hinter dieser Problemabwehr ein Tabu: Es soll nicht darüber gesprochen werden, dass in zahlreichen Praxen zu viel verschrieben wird. Diese Problematik kann tatsächlich nicht aus der Umweltperspektive angegangen werden. Doch decken sich hier die Ziele des Gewässerschutzes mit den ökonomischen Zielen eines sparsamen Umgangs mit Arzneimitteln. Bei jeder Kommunikationsmaßnahme für diese Zielgruppe muss berücksichtigt werden, dass sich die Ärzte von dem, was sie als ‚Dauergesundheitsreform‘ aller Regierungen wahrnehmen, gegängelt fühlen. Sie sind keinesfalls bereit, eine neue Form der Regulierung, diesmal aus Umweltgründen, hinzunehmen. Ganz anders wird das Problem von ‚kritischen Ärzten‘ wie Umweltmedizinern und von Ärzten mit Naturheilschwerpunkt gesehen. Sie interessieren sich für die Problematik, weil sie einen Zusammenhang zwischen Umweltqualität und Gesundheit sehen. Außerdem haben sie Patienten, die an möglichst wenig Medikamentenverschreibungen, dafür aber an einer ‚sprechenden Medizin‘ interessiert sind. Wenn eine Kommunikationsstrategie also auch das schwierige Problem der übermäßigen Verschreibungen angehen will, empfiehlt es sich, die Erfahrungen dieser Mediziner einzubeziehen und zusätzlich auf eine ‚Bottom-up-Strategie‘ abzuzielen. Mit der Umsetzung der strategischen Kommunikation sollte eine Agentur beauftragt werden, die Erfahrungen im ‚Issue Management‘ vorweisen kann. Weiterhin sollte die Agentur Kenntnisse im Social Marketing und der Beeinflussung von Verhalten haben. Alle wichtigen Entscheidungen sollten von einem Konsens-Gremium (Runder Tisch ‚MeriWa‘1) verabschiedet werden, in dem die Ärzteschaft, die Apotheker sowie die Verbraucherinnen und Verbraucher angemessen repräsentiert sind.

Transnational citizenship and rights of political participation (2011)

David Owen

The past thirty years have seen dramatic changes to the character of state membership regimes in which practices of easing access to membership for resident non-citizens, extending the franchise to expatriate citizens as well as, albeit in typically more limited ways, to resident non-citizens and an increasing toleration of dual nationality have become widespread. These processes of democratic inclusion, while variously motivated, represent an important trend in the contemporary political order in which we can discern two distinct shifts. The first concerns membership as a status and is characterised in terms of the movement from a simple distinction between single-nationality citizens and single-nationality aliens to a more complex structure of state membership in which we also find dual nationals and denizens (Baubock, 2007a:2395-6). The second shift relates to voting rights and is marked by the movement from the requirement that voting rights are grounded in both citizenship and residence to the relaxing of the joint character of this requirement such that citizenship or residence now increasingly serve as a basis for, at least partial, enfranchisement. In the light of these transformations, it is unsurprising that normative engagement with transnational citizenship – conceived in terms of the enjoyment of membership statuses in two (or more) states – has focused on the issues of access to, and maintenance of, national citizenship, on the one hand, and entitlement to voting rights, on the other hand.

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